"Seitse metalli lõi valgus vastavalt seitsme planeedi arvule" - need lihtsad salmid sisaldasid keskaegse alkeemia üht olulisemat postulaati. Iidsetel aegadel ja keskajal teati ainult seitset metalli ja sama palju taevakehi (Päike, Kuu ja viis planeeti, Maad arvestamata). Tollaste teaduse valgustite arvates võisid ainult lollid ja võhiklikud selles sügavaimat filosoofilist mustrit nägemata jätta. Harmooniline alkeemiateooria väitis, et kulda esindab taevas Päike, hõbe on tüüpiline Kuu, vask on kahtlemata seotud Veenusega, raud personifitseerib Marss, elavhõbe vastab Merkuurile, tina Jupiterile, plii Saturn. Kuni 17. sajandini tähistati metalle kirjanduses vastavate sümbolitega.

Joonis 1 – Metallide ja planeetide alkeemilised märgid

Praegu on teada üle 80 metalli, millest enamik on kasutusel tehnikas.

Alates 1814. aastast on Rootsi keemiku Berzeliuse ettepanekul kasutatud metallide tähistamiseks tähestikulisi sümboleid.

Esimene metall, mida inimene õppis töötlema, oli kuld. Kõige iidsemad sellest metallist valmistatud asjad valmistati Egiptuses umbes 8 tuhat aastat tagasi. Euroopas hakkasid nad 6 tuhat aastat tagasi esimestena kulda ja pronksi valmistama Ehted ja traaklaste relvad, kes elasid territooriumil Doonaust Dneprini.

Ajaloolased eristavad inimkonna arengus kolme etappi: kiviaeg, pronksiaeg ja rauaaeg.

Aastal 3 tuhat eKr. inimesed hakkasid nendes laialdaselt kasutama majanduslik tegevus metallid. Üleminek kivist tööriistadelt metalltööriistadele oli inimkonna ajaloos tohutu tähtsusega. Võib-olla pole ükski teine ​​avastus toonud kaasa nii olulisi sotsiaalseid muutusi.

Esimene metall, mis laiemalt levis, oli vask (joonis 2).

Joonis 2 – Euraasias ja Põhja-Aafrikas metallide territoriaalse ja kronoloogilise jaotuse skemaatiline kaart

Kaardil on selgelt näidatud vanimate leidude asukoht metalltooted. Peaaegu kõik teadaolevad esemed, mis pärinevad ajavahemikust 9.–6. aastatuhandel eKr. (st enne Uruki-tüüpi kultuuri laialdast levikut Mesopotaamias), pärinevad vaid kolmest tosinast mälestisest, mis on hajutatud tohutule 1 miljoni km 2 suurusele territooriumile. Siit saadi umbes 230 väikest proovi, millest 2/3 kuuluvad kahele eelkeraamilisele neoliitikumiaegsele asulakohale - Chayonule ja Ashiklile.

Pidevalt vajalikke kive otsides pöörasid meie esivanemad arvatavasti juba iidsetel aegadel tähelepanu punakasrohelistele või rohekashallidele põlise vasetükkidele. Kaldade ja kaljude kaljudes kohtasid nad vaskpüriite, vasesära ja punast vasemaagi (kupriiti). Algul kasutasid inimesed neid tavaliste kividena ja töötlesid neid vastavalt. Peagi avastasid nad, et kui vaske töödelda kivihaamri löökidega, tõusis selle kõvadus märgatavalt ja see muutus sobivaks tööriistade valmistamiseks. Nii tulid kasutusele külmmetallitöötlemise ehk primitiivse sepistamise tehnikad.

Siis tehti veel üks oluline avastus – tule tulle langenud natiivse vase või metalli sisaldava pinnakivimitükk paljastas uusi kivile mitteomaseid jooni: tugevast kuumutamisest metall sulas ja jahtudes omandas. uus vormiriietus. Kui vorm valmistati kunstlikult, saadi inimesele vajalik toode. Muistsed käsitöölised kasutasid seda vase omadust esmalt ehete valamisel ja seejärel vasest tööriistade tootmisel. Nii sündis metallurgia. Sulatamist hakati läbi viima spetsiaalsetes kõrge temperatuuriga ahjudes, mis olid veidi muudetud konstruktsiooniga kaev inimestele teada saviahjud (joonis 3).

Joonis 3 – Vana-Egiptuse metallisulatus (lööklaine saadakse loomanahkadest valmistatud karusnahast)

Kagu-Anatoolias avastasid arheoloogid väga iidse keraamika-eelse neoliitikumi asula Çayonü Tepesi (joonis 4), mis hämmastas oma kiviarhitektuuri ootamatu keerukusega. Varemete hulgast avastasid teadlased umbes sada väikest vasetükki, samuti palju vaskmineraalmalahhiidi fragmente, millest osa töödeldi helmesteks.

Joonis 4 - Çayonü Tepesi asula Ida-Anatoolias: IX-VIII aastatuhandel eKr. Siin avastati planeedi vanim metall

Üldiselt on vask pehme metall, mille kõvadus on kivist palju madalam. Aga vasktööriistu sai kiiresti ja lihtsalt teritada. (S.A. Semenovi tähelepanekute kohaselt kasvas kivikirve asendamisel vaskkirvega lõikekiirus ligikaudu kolm korda.) Nõudlus metalltööriistade järele hakkas kiiresti kasvama.

Inimesed alustasid tõelist vasemaagi "jahti". Selgus, et seda ei leidu igal pool. Nendes kohtades, kus avastati rikkalikud vasevarud, tekkis nende intensiivne areng, tekkis maak ja kaevandamine. Nagu näitavad arheoloogide avastused, viidi maagi kaevandamise protsess läbi juba iidsetel aegadel ulatuslikult. Näiteks Salzburgi lähedal, kus vase kaevandamine algas umbes 1600 eKr, ulatusid kaevandused 100 m sügavusele ja igast kaevandusest ulatuvate triivide kogupikkus oli mitu kilomeetrit.

Muistsed kaevurid pidid lahendama kõik probleemid, millega tänapäeva kaevurid silmitsi seisavad: võlvide tugevdamine, ventilatsioon, valgustus, kaevandatud maagi mäele ronimine. Adits tugevdati puittugedega. Kaevandatud maak sulatati lähedal madalates paksuseinalistes saviahjudes. Sarnased metallurgiakeskused olid ka mujal (joonised 5,6).

Joonis 5 - Muistsed kaevandused

Joonis 6 - Muistsete kaevurite tööriistad

3 tuhande eKr lõpus. iidsed meistrid hakkasid kasutama sulamite omadusi, millest esimene oli pronks. Pronksi avastamise ajendiks pidi olema vase masstootmise käigus vältimatu õnnetus. Mõned vasemaagi sordid sisaldavad ebaolulist (kuni 2%) tina lisandit. Sellist maaki sulatades märkasid meistrimehed, et sellest saadav vask on tavapärasest palju kõvem. Tinamaak võis vasesulatusahjudesse sattuda muul põhjusel. Olgu kuidas on, maakide omaduste vaatlused viisid tina väärtuse kujunemiseni, mida hakati lisama vasele, moodustades tehissulami - pronksi. Tinaga kuumutades sulas vask paremini ja seda oli kergem valada, kuna muutus vedelamaks. Pronkspillid olid vasest kõvemad ning hästi ja kergesti teritatavad. Pronksmetallurgia on võimaldanud tõsta tööviljakust kordades kõigis inimtegevuse sektorites (joonis 7).

Tööriistade tootmine ise on muutunud palju lihtsamaks: pika ja raske tööga kivi peksmise ja poleerimise asemel täitsid inimesed valmis vormid vedelmetall ja saavutasid tulemusi, millest nende eelkäijad ei osanud unistadagi. Valamise tehnikat täiustati järk-järgult. Algul valati lahtistesse savi- või liivavormidesse, mis olid lihtsalt lohud. Need asendati kivist raiutud lahtiste vormidega, mida sai korduvalt kasutada. Lahtiste vormide suur miinus oli aga see, et nad valmistasid ainult lamedaid tooteid. Need ei sobinud keeruka kujuga toodete valamiseks. Lahendus leiti, kui leiutati suletud poolitusvormid. Enne valamist ühendati kaks vormipoolt tugevasti omavahel. Seejärel valati läbi augu sula pronks. Kui metall jahtus ja kõvenes, võeti vorm lahti ja saadi valmistoode.

Joonis 7 – pronksist tööriistad

See meetod võimaldas valada keerulise kujuga tooteid, kuid see ei sobinud kujundivalamiseks. Kuid sellest raskusest saadi üle, kui leiutati suletud vorm. Selle valumeetodiga vormiti esmalt vahast tulevase toote täpne mudel. Seejärel kaeti see saviga ja põletati ahjus.

Vaha sulas ja aurustus ning savi võttis mudeli täpse valangu. Nii tekkinud tühjusesse valati pronks. Jahtudes oli vorm katki. Tänu kõigile neile toimingutele suutsid käsitöölised valada isegi väga keeruka kujuga õõnsaid esemeid. Järk-järgult avastati uusi tehnilisi võtteid metallidega töötamiseks, nagu tõmbamine, neetimine, jootmine ja keevitamine, mis täiendasid juba tuntud sepistamist ja valamist (joonis 8).

Joonis 8 – Keldi preestri kuldkübar

Võimalik, et suurima metallivalu valmistasid Jaapani käsitöölised. See oli 1200 aastat tagasi. See kaalub 437 tonni ja kujutab Buddhat rahupoosis. Skulptuuri kõrgus koos postamendiga on 22 m. Ühe käe pikkus on 5 m. Avatud peopesal sai vabalt tantsida neli inimest. Olgu lisatud, et kuulus Vana-Kreeka kuju – Rhodose koloss – 36 m kõrgune kaalus 12 tonni See valati 3. sajandil. eKr e.

Metallurgia arenguga hakkasid pronkstooted kõikjal asendama kivist tooteid. Kuid ärge arvake, et see juhtus väga kiiresti. Värviliste metallide maake polnud igal pool saada. Pealegi oli tina palju vähem levinud kui vask. Metalle tuli transportida pikkade vahemaade taha. Metallist tööriistade maksumus püsis kõrge. Kõik see takistas nende laialdast levikut. Pronks ei suutnud kivitööriistu täielikult asendada. Seda saab teha ainult raud.

Lisaks vasele ja pronksile kasutati laialdaselt ka teisi metalle.

Vanimateks pliist valmistatud esemeteks peetakse Çatalhöyüki väljakaevamistel Väike-Aasias leitud helmeid ja ripatseid ning Yarym Tepest (Põhja-Mesopotaamiast) avastatud pitsereid ja kujukesi. Need leiud pärinevad 6. aastatuhandest eKr. Samast ajast pärinevad ka esimesed raudharuldused, mis esindavad Çatalhöyükist leitud väikeseid krite. Vanimad hõbeesemed avastati Iraanist ja Anatooliast. Iraanis leiti need Tepe-Sialki linnast: need on nööbid, mis pärinevad 5. aastatuhande algusest eKr. Anatooliast Beyjesultanis leiti hõbesõrmus, mis pärineb sama aastatuhande lõpust.

Eelajaloolisel ajal saadi kulda asetajatest pannimise teel. See tuli välja liiva ja tükkidena. Siis hakati kasutama kulla rafineerimist (eemaldades lisandeid, eraldades hõbedat), II aastatuhande teisel poolel eKr. 13. ja 14. sajandil õppisid nad kasutama lämmastikhapet kulla ja hõbeda eraldamiseks. Ja 19. sajandil töötati välja liitmisprotsess (kuigi see oli teada iidsetest aegadest, pole tõendeid selle kohta, et seda oleks kasutatud liivast ja maakidest kulla ekstraheerimiseks).

Galeenist kaevandati hõbedat koos pliiga. Siis, sajandeid hiljem, hakati neid kokku sulatama (umbes 3. aastatuhandel eKr Väike-Aasias) ja see levis veel 1500–2000 aastat hiljem.

Umbes 640 eKr e. hakkasid vermima münte Väike-Aasias ja umbes 575 eKr. e. - Ateenas. Sisuliselt on see stantsitootmise algus.

Kunagi sulatati tina lihtsates šahtahjudes, misjärel seda puhastati spetsiaalsete oksüdatiivsete protsesside abil. Nüüd saadakse metallurgias tina maakide töötlemisel keerukate integreeritud skeemide järgi.

Noh, elavhõbedat toodeti maagi hunnikutes röstimisel, mille käigus see kondenseerus külmadele esemetele. Siis ilmusid keraamilised anumad (retordid), mis asendati raudsete anumatega. Ja kasvava nõudluse tõttu elavhõbeda järele hakati seda tootma spetsiaalsetes ahjudes.

Hiinas tunti rauda juba 2357 eKr. e. ja Egiptuses - 2800 eKr. e., kuigi juba 1600 eKr. e. rauda vaadati kui kurioosumit. Rauaaeg algas Euroopas umbes 1000 eKr. e., kui rauasulatuskunst tungis Vahemere osariikidesse Musta mere piirkonna sküütidelt.

Raua kasutamine algas palju varem kui selle tootmine. Mõnikord leiti hallikasmusta metalli tükke, mis pistodaks või odaotsaks sepistades andsid relva pronksist tugevama ja plastilisema ning hoidsid teravat serva kauem. Raskus seisnes selles, et see metall leiti ainult juhuslikult. Nüüd võime öelda, et see oli meteoriitraud. Kuna raudmeteoriidid on raua-nikli sulam, võib eeldada, et näiteks üksikute unikaalsete pistodade kvaliteet võiks konkureerida tänapäevaste tarbekaupadega. Sama ainulaadsus viis aga selleni, et sellised relvad sattusid mitte lahinguväljale, vaid järgmise valitseja riigikassasse.

Raudtööriistad avardasid otsustavalt inimese praktilisi võimalusi. Näiteks sai võimalikuks ehitada palkidest raiutud maju - raudkirves langetas ju puud mitte kolm korda kiiremini kui vask, vaid 10 korda kiiremini kui kivi. Levinud on ka tahutud kivist ehitamine. Loomulikult kasutati seda ka pronksiajal, kuid suur tarbimine Suhteliselt pehme ja kallis metall piiras selliseid katseid otsustavalt. Oluliselt on avardunud ka põllumeeste võimalused.

Anatoolia rahvad õppisid esimestena rauda töötlema. Vana-Kreeka traditsioon pidas raua avastajaks khalibi rahvast, kelle kohta kasutati kirjanduses stabiilset väljendit "raua isa" ja rahva nimi pärineb täpselt kreekakeelsest sõnast Χ?λυβας ("raud"). ).

“Raudne revolutsioon” sai alguse 1. aastatuhande vahetusel eKr. e. Assüürias. Alates 8. sajandist eKr. 3. sajandil eKr hakkas sepis Euroopas kiiresti levima. e. asendas pronksi Gallias, ilmus Saksamaal 2. sajandil pKr ja 6. sajandil pKr kasutati seda juba laialdaselt Skandinaavias ja tulevase Venemaa territooriumil elavate hõimude seas. Jaapanis algas rauaaeg alles 8. sajandil pKr.

Algul saadi rauda vaid väikestes kogustes ja mitu sajandit maksis see mõnikord nelikümmend korda rohkem kui hõbe. Rauakaubandus taastas Assüüria õitsengu. Avanes tee uuteks vallutusteks (joonis 9).

Joonis 9 - Ahi raua sulatamiseks vanade pärslaste seas

Metallurgid suutsid vedelat rauda näha alles 19. sajandil, kuid isegi rauametallurgia koidikul – 1. aastatuhande alguses eKr – suutsid India käsitöölised lahendada elastse terase tootmise probleemi ilma rauda sulatamata. Seda terast nimetati damaski teraseks, kuid tootmise keerukuse ja puudumise tõttu vajalikke materjale Suuremas osas maailmast jäi see teras India saladuseks pikka aega.

Tehnoloogiliselt arenenum viis elastse terase tootmiseks, mis ei vajanud eriti puhast maaki, grafiiti ega spetsiaalseid ahjusid, leiti Hiinas 2. sajandil pKr. Terast sepistati mitu korda, iga sepistamise käigus murti toorik pooleks, mille tulemuseks oli suurepärane relvamaterjal nimega Damaskus, millest valmistati eelkõige kuulsaid Jaapani katanasid.

Nagu eelmises peatükis märgitud, tekkisid üksikud vasest käsitööd (peamiselt ehted) väga varakult. Praegu ei saa arheoloogia täpselt näidata, kus maagid esmakordselt sulatati või kust saadi esmakordselt pronks, vase sulam teiste metallidega. Suure tõenäosusega kasutasid inimesed esmalt natiivset päritolu vaske, mida töödeldi spetsiaalse kiviliigina, millel olid plastilised omadused. Kuid kui nad avastasid, et vasemaagi tükid hakkasid tugeval kuumutamisel sulama ja jahtudes muutusid uuesti tahkeks, avastati metallide sulatamise protsess. Vase uut omadust hakati kasutama eelnevalt väljamõeldud kujuga tööriistade loomisel, s.t leiutati valuprotsess.

Vase sulatamise arenedes kasvas huvi selle vastu kui uue materjali, mitte ainult ehete valmistamisel, vaid ka tööriistade valmistamiseks. Looduslikku vaske leidub maapinnal siiski harva. 5. aastatuhandel eKr. e. hakkas arenema oksüdeerunud vasemaak, mille veenid tulid pinnale. Sulfiidimaakide areng ulatub hilisemasse aega. Tööd olid kitsad praod, mis tekkisid maagi kandvate veenide väljakaevamise tulemusena. Kui kaevur kohtaks võimsat maagiläätset, muutuks vahe kaevanduskohas õõnsuseks. 4. aastatuhandel eKr. e. hakkas liikuma maa-aluste maardlate arendamisele. Näiteks Balkani poolsaarel ulatusid kaevandused 27 m sügavusele, et maagi tükke maha murda, oli vaja kivi esmalt kuumutada ja seejärel vett peale valada. Tulemuseks olid praod, millesse pisteti vees leotatud puitkiilud. Kui puukiilud paisusid, rebisid nad maagid tükkideks. Balkani poolsaarel avastati hirvesarvest valmistatud pesaga kiilud. Arvatakse, et kaevurid kasutasid neid veenidest vasemaagi ekstraheerimiseks.

Maagi rikastamise protsess toimus kaevanduste läheduses. Algul tunti kuivrikastamise meetodit: kaevandatud maak eraldati aherainest ja purustati kivivasaratega. Hiljem hakati kasutama märgrikastamise meetodit. Purustatud maak asetati veega puidust alustele. Kandikud värisesid, mille tulemusel settisid raskemad maagitükid põhja ja kergem jääkkivi ujus üles. See riisuti ja salve jäid vasemaagi tükid. Sulfiidvasemaagid põletati enne sulatamist pikka aega tulekahjudes.

Kaevanduste lähedal sulatati maaki ka spetsiaalsetes saviahjudes. Ahjus kõrgema temperatuuri saavutamiseks puhuti õhku läbi puhuritorude. 3. aastatuhandel eKr. e. Leiutati nahapuhurid. Vahetusesemeks olid vasemaakidest sulatatud metallikangid; Ehte- ja sepatööga metallurgid reeglina ei tegelenud.

5. aastatuhandel eKr. e. inimesed tutvusid teiste värviliste metallidega: hõbeda ja kullaga.

Esimene sulam, nagu teadlased soovitavad, oli miljard – vase ja hõbeda sulam. Sellest Lõuna-Türkmenistanis 5.-4. aastatuhande vahetusel eKr. e. nad sepistasid ehteid (nõelu). Vase ja arseeni sulam sai tuntuks 4. aastatuhandel eKr. e. Arseenisulamid ilmuvad Taga-Kaukaasiasse tuhat aastat varem kui tinapronks Lääne-Euroopa. Alates 3. aastatuhandest eKr e. riikides Vana Ida Pronksi saadi sageli vasesulamist, milles oli tina erinev proportsioon. Võrreldes vasega eristuvad pronksisulamid nende vähese sulatavuse, kõrgete valuomaduste ja suure tugevuse poolest. Sõltuvalt valamise eesmärgist lisati metallile tina 1-2% kuni 8-10%. Mida rohkem tina lisati, seda hapram oli toode.

Kui maaki sulatati kaevanduskohtade vahetus läheduses, siis asulates valati vasest ja pronkstooteid. Pronksisulami saamiseks pandi teatud vahekorras vask ja tina või vask ja arseen savitiiglitesse, mis asetati ahju. Tiiglitest sulanud metall valati liivast, kivist ja puidust valmistatud vormidesse. Esmalt kasutati avatud ja seejärel suletud korpusega vorme. Vormi valati relvi, tööriistu ja erinevaid tööriistu. Kunstiline ja ehted vahamudeli järgi valatud. Mudel oli vormitud vahast, millele kanti kihiti peeneks jahvatatud savi, kuni savisein tugevnes. Savivormi jäeti spetsiaalsed augud, et vaha välja sulatada ja pronksisulam sisse valada. Pärast jahutamist purustati eseme eemaldamiseks savi ja uue valu saamiseks tuli kogu protsessi uuesti korrata. Vahamudelist valatud tooted on kunstilise väärtusega.

Värviliste metallide maagid olid arendamiseks halvasti kättesaadavad; Tina ladestumist – pronksisulamite peamist toorainet – tunti iidsetel aegadel üsna piiratud ulatuses. Metalli tuli maagikaevanduskohast väga pikkade vahemaade tagant transportida. Kõik see jäi teele laialdast rakendamist värviliste metallide tootmine. F. Engelsi sõnul andis „...pronks sobivaid tööriistu ja relvi, kuid ei suutnud kivitööriistu välja tõrjuda; ainult raud suutis seda teha ja nad ei teadnud veel rauda kaevandada” (Marx K., Engels F. Soch., 21. kd, lk 161).

Uue materjali erilised omadused õpiti kiiresti selgeks, loodi tootlikumad tööriistad ja relvad, mis ei saanud jätta mõjutamata põllumajanduse ja käsitöö arengut.

17

lemmikute juurde Lemmikutesse Lemmikutest 7

Paljude tuhandete aastate jooksul olid kivitooted peamised tööriistad, mida inimene kasutas. Kivi töötlenud käsitöölised nagu skulptor avastasid selles uue kvaliteedi ja ülejäägi maha lõigates valmistasid vajaliku eseme. Kuid iidne inimene sisuliselt reprodutseeris ainult looduslikke protsesse, hävitades kive.

Mitme tuhande aasta jooksul omandatud toodete disain eeldas ruumilise mõtlemise arendamist ja põhimõtteliselt uute oskuste arendamist mitmest osast ja ühenduselementidest koosnevate komposiittööriistade valmistamisel. Kuid ka sel juhul oli meistril silme ees looduslikku päritolu lähtematerjal. Isegi keraamika tootmise valdamise protsessis nad jäljendasid looduslikud protsessid savi põletamine tuleleegis. Maagist metallist toodete valmistamine on revolutsiooniline tehnoloogia, tehnoloogia, mida looduses pole võimalik “näha”! See on esimene täielikult kunstlik tehnoloogia tsivilisatsiooni ajaloos. Kuidas õppis inimene metalle hankima ja töötlema? Vaatame selle hämmastava protsessi kaasaegset versiooni.

Mis on homaari kestadel ja lähituleviku “superterasel” ühist? Teadlased on leidnud, et kesta süsinikust, vesinikust ja lämmastikust koosnev kitiinne alus on nanomeetri suuruste mõõtmetega polümeerkristallidest koosnev kärgstruktuur, mille vaba ruum on täidetud valguga. See võimaldab materjalil üheaegselt hõljuda vees ja olla tugevam kui paljudel eriterasel. Jääb üle loodustehnoloogiat uurida ja praktikas rakendada. Seega on looduslike protsesside ja struktuuride analüüs edu võti uuenduslikud tehnoloogiad XXI sajand. Inimene õppis seda võtit kasutama aga iidsetel aegadel ja metallurgiatehnoloogiate areng on selle ilmekas näide.

Looduslikud metallid

Neoliitikumi tsivilisatsioonile eelnes inimese kasutatavate tööriistade ja tööriistade pikk kujunemine ja aeglane areng. Primitiivse inimühiskonna ajalugu oli kiviga lahutamatult seotud. Kõige primitiivsemad kivitooted olid tavalised jõekivid, ühest servast lõhestatud. Vanimate kivitööriistade vanus ulatub umbes 2,5 miljoni aasta vanusesse perioodi. Kõige tähtsam sündmus alustas tulekivitööriistade väljatöötamist.

Sellised põhielemendid leiti ja kehastati esmakordselt tulekivina. tehniline progress tooted nagu kirves, sirp, nuga, vasar. Looduslike metallide kasutamine sai suure tõenäosusega alguse mesoliitikumi ajastul (keskmisel kiviajal), s.o. mitukümmend tuhat aastat tagasi. Selleks ajaks oli oskus otsida, kaevata kive ja valmistada neist ürginimesele mitte ainult tööriistu, vaid ka ehteid, muutunud tavapäraseks ja muutunud omamoodi tööstuseks.

Just uute toodete valmistamiseks sobivate kivide otsimisel pööras inimene tähelepanu esimestele metallitükkidele, ilmselt vasele, mis on looduses palju tavalisemad kui väärismetallide – kulla, hõbeda, plaatina – tükid. Looduslikku (telluur, ladina sõnast "tellis" - maa) vaske leidub tänapäevalgi paljudes maailma piirkondades: Väike-Aasias, Indohiinas, Altais ja Ameerikas. Veel võib leida mitu kilogrammi kaaluvaid vasetükke. Loodusliku vase suurimaks esinemissageduseks peetakse Kyusinawi poolsaarelt (Superior järv, USA) avastatud tahket vasesoont. Selle mass on hinnanguliselt umbes 500 tonni.

Maapealsetes tingimustes ei saa looduslikul kujul esineda mitte ainult väärismetallid. Teadaolevalt leidub looduses raua-, elavhõbeda- ja pliitükke ning palju harvemini - metallide ja sulamite, nagu tsink, alumiinium, messing ja malm, tükid. Neid leidub väikeste lehtede ja soomuste kujul, mis on põimitud kividesse, enamasti basalti. 20. sajandil leiti looduslikku rauda näiteks Disko saarelt Gröönimaa ranniku lähedal, Saksamaal (Kasseli linna lähedal), Prantsusmaal (Auvergne'i departemangus), USA-s (Connecticut). See sisaldab alati märkimisväärses koguses niklit, koobalti, vase ja plaatina lisandeid (0,1–0,5% iga elemendi massist) ja on reeglina väga süsinikuvaene. Pärismaise malmi leiud on teada näiteks Russki saartelt (al Kaug-Ida) ja Borneol, samuti Avaria lahes (Uus-Meremaa), kus natiivset sulamit esindas koheniit - raud-nikkel-koobaltkarbiid (Fe, Ni, Co)3C.

Nuppude kuju muutumise jälgimine kõvade kivide löökide all andis inimesele idee kasutada neid külmsepistamise teel väikeste ehete valmistamiseks. Sepistamine on vanim metallivormimismeetod. Põlismetalli sepistamise teel töötlemise meetodi valdamine põhines oskustel ja kogemustel valmistada kivitööriistu kivihaamriga kivi “polsterdades”. Põlisvask, mida ürginimesed algul ka kiviliigiks pidasid, ei tekitanud kivihaamriga löömisel iseloomulikke kivipuru, vaid muutis oma suurust ja kuju materjali järjepidevust häirimata. See "uue kivi" märkimisväärne tehnoloogiline omadus sai võimsaks stiimuliks loodusliku metalli otsimiseks ja kaevandamiseks ning selle kasutamiseks inimeste poolt. Lisaks on täheldatud, et sepistamine suurendab metalli kõvadust ja tugevust.

Algul kasutati haamrina tavalisi kõva kivi tükke. Primitiivne käsitööline, hoides käes kivi, lõi sellega tüki maagist sulanud põlis- ja hiljem metalli. Selle lihtsaima sepistamismeetodi areng viis käepidemega varustatud sepistamishaamri prototüübi loomiseni. Külmsepistamise teel metalli töötlemise võimalused olid aga piiratud. Nii oli võimalik anda kuju ainult väikestele esemetele - nööpnõelale, konksule, nooleotsale, täpile. Hiljem omandati eelkuumutusega vasetükkide sepistamise tehnoloogia – lõõmutamine.

Suurepärased võimalused esimeste metallitöötlemistehnoloogiate arendamiseks pakkusid kullatükid, vasest palju plastilisem metall. Kuld mängis silmapaistvat rolli tsivilisatsiooni kaevandamise ja metallurgia tootmise arendamisel. Esimesed inimese väljatöötatud kullamaardlad olid alluviaalsed maardlad. Loopealse ja kruusa massist leiti kullatükke, mis olid pikka aega jõgede vooluga kokku puutunud kulda kandvate kivimite hävimise saadused. Ilmselt olid vanimad kuldehted külmsepistamise teel helmesteks töödeldud tükid. Need poleeritud helmed nägid välja nagu värvilised kivid, mis olid erinevates kombinatsioonides kokku nööritud.

Kulla veenidest ekstraheerimisel loodi tehnoloogiad, mida seejärel kasutati teiste iidsete metallide maardlate arendamiseks. Kuld oli esimene metall, millest nad õppisid valama tooteid, tootma traati ja fooliumi, kulda viidi esmalt rafineerimisele. Põhimõtteliselt töötati kõik iidse maailma ajastul hõbeda, vase, plii ja tina jaoks kasutatud metallurgiatehnoloogiad algselt välja kulla abil.

Kuid tsivilisatsiooni alus kuni 3. aastatuhande eKr. e. kivi oli alles. Varase neoliitikumi tehnoloogia iseloomulik tunnus oli üleminek suurtele kivitööriistadele. Nende välimus on seotud kivitöötlemise uute tehnoloogiliste meetodite väljatöötamisega - puurimine, saagimine, lihvimine. Leiutati komposiit (“vooder”) tööriistad, mille tööosa jaoks kasutati kivimaterjali ning käepidemed valmistati puidust, sarvest või luust. Järk-järgult hakkas arenema relvade remont - nende korrigeerimine tööosa kuludes. Tekkisid kaevandustööd, mille käigus kivide hävitamiseks kasutati tuld. Neoliitikumi inimeste hämmastav tehnikasaavutus on tulekivide kaevandamine kuni 10 m sügavuse vertikaalse šahtiga ja lühikeste triividega kaevandustes. Nii olid inimestel neoliitikumi revolutsiooni alguses mitmekülgsed teadmised looduslikest ainetest ja materjalidest, nende töötlemise viisidest.

Neoliitikumi soojustehnoloogiad

Tootliku neoliitikumi majanduse kõige olulisem eristav tunnus on toiduvarude loomine. Säilitamiseks mõeldud nõude valmistamise probleemi lahendamisel leiutatakse keraamilisi tooteid ja arendatakse järk-järgult soojustehnoloogiaid. Esimesed keraamilised tooted olid okstest valmistatud korvid, mis kaeti saviga ja põletati lõkkel. Seejärel loodi spetsiaalsed ahjud – sepikojad.

Looduslikuks plahvatuseks kohandatud neoliitikum

Kaasaegsed rekonstruktsioonid reprodutseerivad neoliitikumi keraamika põletamise meetodit järgmiselt. Sepikoda ehitati järsule jõekaldale, kuristike või küngaste seinte vahele ja koosnes kahest harust. Horisontaalne hülss toimis tulekoldena ja vertikaalne hülss oli täidetud pottidega. Kui sepik täideti eelkuivatatud pottidega, täideti ülaosa pottijääkidega ja tehti niiskest puidust madal tuli. Sellist tuld hoiti kuni aurude eraldumise lõppemiseni, misjärel tuli võimendati punaseks. Selles tules hoiti potte vähemalt 6 tundi. Seejärel kaeti ahju ülaosa liivaga, kate kaeti saviga ja agregaat jäeti mitmeks päevaks seisma. Pärast seda tehti kaminasse auk ja seda suurendati järk-järgult. Lõpuks avasid nad sepiku tipu ja võtsid valmis potid välja. Sellised iidsed ahjud keraamika põletamiseks avastati Mesopotaamias, Põhja-Aafrikas ja Ida-Euroopas. Nendes olevate toodete kuumutamistemperatuur ulatus 1100 °C-ni.

Usaldusväärseid kõrgeid temperatuure nõudva metallurgiatehnoloogia valdamiseks maagist metalli ekstraheerimiseks oli vaja kunstliku lõhkega ahju. Esimest korda loodi sellised ahjud keraamika tootmiseks. Nii said inimesed maagi metalliga tuttavaks savipottide põletamise käigus. Keraamika seintele nende värvimiseks kasutatud ainetest taastati metalli. Teatavasti on vaskkarbonaadid - malahhiit ja lapis lazuli, elavhõbesulfiid - kinaver, kollane, punane ja pruun raudooker erksad mineraalvärvid ning värviliste mustrite kandmine keraamikatoodetele on üks vanemaid kunstivorme.

Uute metallide ja materjalide järkjärguline väljatöötamine tsivilisatsiooni poolt

Esimene maagi metall, mille inimene meisterdas, oli vask. See juhtus ilmselt umbes 10 tuhat aastat tagasi. Vanimateks maagist vasest valmistatud toodeteks peetakse praegu Türgis Konya platool asuvatest Çayonü Tepesi ja Çatal Höyüki asulatest leitud nööpnõelad, täpid, puurid, helmed, rõngad ja ripatsid. Need leiud pärinevad 8.–7. aastatuhandest eKr. e.

Metalliajastu algus

Tõeline metallide ajastu algas Euraasias 5. aastatuhandel eKr. e. Seda iseloomustavad Balkani poolsaare põhjaosast ja Karpaatide piirkonnast avastatud haruldused. Arheoloogias liigitatakse need territooriumid tavaliselt vase-kiviaja kõige olulisemaks Balkani-Karpaatide metallurgiaprovintsiks.

Eelmise sajandi 70ndate alguses avastati seal uskumatult rikkalikke ja ilmekaid monumente: Varna “kuldne” nekropol ja tohutu Aibunari kaevandus, kus arvutuste kohaselt kaevandati vähemalt 30 tuhat tonni vasemaagi. Varna matustest leiti üle 3 tuhande erineva kuld- ja umbes 100 vasest eseme. Erilist tähelepanu Neid köidavad kuldehted ja keerukate ornamentidega kaunistatud esemed, kuid massiivsed vasest tööriistad, instrumendid ja relvad ei paku spetsialistidele vähem huvi.

Balkani-Karpaatide metallurgiaprovintsi kuld ja vask tekitasid iidse metalli uurijatele ootamatu probleemi: milleks olid selle metallurgiatööstuse üldised jõupingutused suunatud? Metallist tööriistade valamiseks ja sepistamiseks tootlikkuse tõstmiseks, nagu õpetatakse enamikes tuntud õpikutes või millekski muuks? Arheoloogide arvutused on näidanud, et alates kaevandamise ja metallurgia tootmise esimestest sammudest oli valdav osa selle energiast suunatud nende toodete loomisele, mis teenisid avaliku elu sümboolseid sfääre - kaunistusi, jõuatribuute ja rituaalseid esemeid. Hiiglaslik metallitükk oli omamoodi tõend surnute sotsiaalsest tähtsusest. Seega täitsid metallid mitu aastatuhandet peamiselt sotsiaalset, mitte tootlikku funktsiooni.

5. aastatuhandel eKr. e. Suuremas osas Euraasiast kaevandati aktiivselt oksüdeeritud vasemaake, mille veenid ulatusid maapinnale. Kaevandustöödeks olid kitsad praod, mis tekkisid maagi kandvate veenide väljakaevamise tulemusena. Kui kaevur kohtaks võimsat maagiläätset, muutuks vahe kaevanduskohas õõnsuseks. Vanimad vasekaevandused on avastatud Mesopotaamias, Hispaanias ja Balkani poolsaarel. Antiikaja ajastul sai Küprose saarest üks suurimaid vasevaru, mis tulenes vase tänapäevasest nimest "cuprum". keemiline element. Vene nimi metall pärineb iidsest slaavi sõnast “smida”, mis tähendas metalli üldiselt. Pangem tähele, et termin "Smida" pärineb nendest iidsetest aegadest, mil slaavlaste ja germaanlaste esivanemad olid veel üks indoaaria rahvas. Hiljem hakati germaani keeltes metalliga töötava inimese tähistamiseks kasutama terminit "smida" ja see fikseeriti kujul "sepp" (inglise) või "schmidt" (saksa) - "sepp".

Maa-aluste maagimaardlate areng kujunes välja 4. aastatuhandel eKr. e. Kaevanduse sügavus ulatus 30 meetrini või rohkem. Kivi purustamiseks kasutati tuld, vett ja puukiile. Kaevandatava ala läheduses süüdati lõke, kivi kuumutati ja jahutati seejärel kiiresti rohke veega. Tekkinud pragudesse löödi puidust kiilud, mida ka kasteti veega. Turse, kiilud lõhenevad kivi. Maakivimi killud kuumutati uuesti tuleleegis, jahutati järsult ja purustati haamrite ja kirkadega otse kaevandustes. Purustatud maak eemaldati kaevandustest nahkkottides või vitstest korvides. Seejärel uhmerdati seda suurtes kivimördis, kuni see oli hernesuurune. Muistsed metallurgid kasutasid metalli sulatamisel kütusena sütt, tihedat puitu ja luid.

Kõige iidsem vasemaagi töötlemise meetod on tiiglisulatus: maak segati kütusega ja asetati tiiglitesse, mis olid valmistatud savist ja segatud luu tuhaga. Tiiglite mõõtmed olid väikesed, kõrgus 12–15 cm, kaanes olid gaaside väljalaskmiseks augud. Ülalkirjeldatud neoliitikumi keraamikakolletes saavutati temperatuur (kuni 1100 °C) kuni 2 massiprotsenti vase tootmiseks. arseeni, nikli, antimoni looduslikud lisandid. Seejärel hakati vase sulatamiseks paigaldama kaevuahjusid. Sel juhul pandi madalasse süvendisse maagi ja kivisütt sisaldav savitiigel, mille peale valati kiht söet. Eriti oluline oli sulatuskoha valik, mis pidi tagama intensiivse õhuvoolu seadmesse, et tuld õhutada ja vajalik temperatuur saavutada.

Tiiglites toodetud vase kogus oli väike ja ulatus tavaliselt mõnekümne grammi, nii et nad läksid järk-järgult üle süvendites vase tootmisele otse maagist. Selleks pandi puusöega segatud vasemaak kuni 30 cm sügavustesse süvenditesse, mille põhi vooderdati kividega. Laengukihi peale valati veel veidi sütt, peale asetati puuoksad ja väike kogus mulda, et mitte takistada õhu liikumist kuhja sees. Nad püüdsid leida sulatuskohta küngaste nõlvadel, et kasutada ära looduslikku õhuliikumist. See oli esimene "tööstuslik" metallurgiaüksus.

Sulatamise lõppedes eemaldati põlemata kütus ja saadud metall purustati kasutamiseks mugavateks tükkideks. Seda tehti kohe pärast metalli kõvenemist, kuna selles etapis on vask eriti habras ja seda saab kergesti haamriga tükkideks murda. Toores vase edasiandmiseks esitlus see allutati külmsepistamisele. Väga varakult avastati, et vask on pehme ja tempermalmist metall, mis on lihtsaima mehaanilise töötlemisega kergesti tihendatav ja karedatest lisanditest vabastatud.

Paljude eelistega vasel, isegi looduslikult legeeritud, oli väga oluline puudus: vasest tööriistad muutusid kiiresti tuhmiks. Vase kulumiskindlus ja muud omadused ei olnud nii kõrged, et vasest tööriistad ja tööriistad saaksid täielikult asendada kivist valmistatud tööriistad. Seetõttu konkureeris kivi vase-kiviajal (4. aastatuhandel eKr) edukalt vasega, mis kajastub ajastu nimetuses. Otsustav samm aastal üleminek kivilt metallile tehti pärast pronksi leiutamist.

Nagu teate, oli peamine materjal, millest ürginimesed tööriistu valmistasid, kivi. Pole asjata, et neid sadu tuhandeid aastaid, mis möödusid inimese maa peale ilmumise ja esimeste tsivilisatsioonide tekkimise vahel, nimetatakse kiviajaks. Kuid 5-6 aastatuhandel eKr. e. inimesed avastasid metalli.

Tõenäoliselt kohtlesid inimesed alguses metalli samamoodi kui kivi. Ta leidis näiteks vasetükke ja püüdis neid töödelda täpselt samamoodi nagu kivi ehk trimmides, lihvides, pressides helbeid jne. Kuid väga kiiresti sai selgeks kivi ja vase erinevus. Võib-olla otsustasid inimesed alguses, et metallitükkidest pole kasu, eriti kuna vask oli üsna pehme ja sellest valmistatud tööriistad läksid kiiresti üles. Kes tuli vase sulatamise ideele? Nüüd ei saa me sellele küsimusele kunagi vastust teada. Tõenäoliselt juhtus kõik juhuslikult. Pettunud mees viskas tulle kivikese, mis näis kirve või nooleotsa valmistamiseks sobimatuna, ning märkas siis üllatusega, et kivi levis läikivaks lompiks ja pärast tule ära põlemist külmus. Siis oli vaja vaid veidi mõelda – ja sulamise idee avastati. Kaasaegse Serbia territooriumilt leiti vaskkirves, mis loodi 5500 aastat enne Kristuse sündi.

Tõsi, vask jäi paljude omaduste poolest muidugi alla isegi kivile. Nagu eespool mainitud, on vask liiga pehme metall. Selle peamine eelis oli sulavus, mis võimaldas vasest valmistada väga erinevaid esemeid, kuid tugevuse ja teravuse osas jättis see soovida. Muidugi, enne näiteks Zlatousti terase avastamist (artikkel “Vene damaski teras Zlatoustist”), pidi mööduma veel mitu aastatuhandet. Lõppkokkuvõttes loodi tehnoloogiad järk-järgult, alguses - ebakindlate, arglike sammudega, proovimise ja lugematute vigade kaudu. Vask asendati peagi pronksiga, vase ja tina sulamiga. Tõsi, tina, erinevalt vasest, ei leidu kõikjal. Pole asjata, et iidsetel aegadel kutsuti Suurbritanniat "tinasaarteks" - paljud rahvad saatsid sinna tinaga kauplemisretke.

Aluseks said vask ja pronks Vana-Kreeka tsivilisatsioon. Iliasest ja Odüsseiast loeme pidevalt, et kreeklased ja troojalased olid riietatud vasest ja pronksrüüsse ning kasutasid pronksrelvi. Jah, iidsetel aegadel teenis metallurgia suures osas sõjaväge. Tihti künditi maad vanaviisi, puuadraga ja näiteks dreenid võisid olla puidust või savist, aga sõdurid läksid lahinguväljale tugevas metallrüüdis. Pronksil kui relvamaterjalil oli aga üks tõsine puudus: see oli liiga raske. Seetõttu õppis inimene aja jooksul terast sulatama ja töötlema.

Rauda tunti juba päevil, mil Maal käis pronksiaeg. Madalal temperatuuril töötlemise tulemusena saadud toorraud oli aga liiga pehme. Meteoriidiraud oli populaarsem, kuid seda oli väga haruldane ja seda võis leida ainult juhuslikult. Meteoriidist rauast relvad olid aga kallid ja neid oli väga prestiižne omada. Egiptlased nimetasid taevast alla kukkunud meteoriitidest sepistatud pistodad taevalikeks.

On üldtunnustatud seisukoht, et rauatöötlemine levis Lähis-Idas elanud hetiitide seas. Need on umbes 1200 eKr. e. õppisid sulatama ehtsat terast. Lähis-Ida jõud muutusid mõneks ajaks uskumatult võimsaks, hetiidid esitasid väljakutse Roomale endale ja piiblis mainitud vilistid kontrollisid tänapäevasel Araabia poolsaarel tohutuid territooriume. Kuid peagi kadus nende tehnoloogiline eelis, sest terassulatustehnoloogiat, nagu selgus, polnudki nii raske laenata. Peamine probleem oli sepikodade loomine, milles oli võimalik saavutada temperatuur, mille juures raud muutus teraseks. Kui ümberkaudsed rahvad õppisid selliseid sulatusahjusid ehitama, algas terase tootmine sõna otseses mõttes kogu Euroopas. Muidugi sõltus palju toorainest. Inimesed õppisid ju alles suhteliselt hiljuti tooraineid rikastama lisaainetega, mis annavad terasele uusi omadusi. Näiteks roomlased mõnitasid keltisid, sest paljudel keldi hõimudel oli nii kehv teras, et nende mõõgad kõverdusid lahingus ja sõdalased pidid tera sirgendamiseks tagumisse ritta jooksma. Kuid roomlased imetlesid Indiast pärit relvaseppade tooteid. Ja mõnel keldi hõimul oli teras, mis ei jäänud alla kuulsale Damaskusele. (Artikkel "Damaskuse teras: müüdid ja tegelikkus")

Kuid igal juhul astus inimkond rauaaega ja seda ei saanud enam peatada. Isegi kahekümnendal sajandil toimunud plasti laialdane levik ei suutnud metalli enamikust inimtegevuse valdkondadest välja tõrjuda.